临潭—宕昌断裂带两次中强地震前宕昌地震台水管倾斜观测的异常变化分析.pdf

PLATEAUEARTHOUAKE RESEARCHMar.20232023年3 月Vol.35No.原地震高第1 期第3 5卷临潭一岩昌断裂带两次中强地震前岩昌地震台水管倾斜观测的异常变化分析史小平，张磊（甘肃兰州地球物理国家野外科学观测研究站，甘肃兰州730000)摘要：通过对客昌地震台DSQ型水管倾斜观测2 0 0 9 2 0 1 9 年观测资料的分析，结合2 0 1 3 年岷县一漳县6.6 级地震（震中距54 km）和2 0 1 9 年夏河5.7 级地震（震中距1 9 5km），详细解析了宕昌水管倾斜观测资料的趋势异常变化与发生在临潭一岩昌断裂带附近地震之间的关系。并总结出了岩昌水管倾斜观测在临潭一岩昌断裂带附近发生地震前的异常变化特征一东西分量在地震发生前出现了加速变化期和转折变化期，北南分量在东西分量出现转折变化时同步出现加速或转折变化。关键词：临潭一岩昌断裂带；岷县-漳县6.6 级地震；夏河5.7 级地震；趋势性转折中图分类号：P315.72*5文献标识码：A文章编号：1 0 0 5-58 6 X(2023)01-0015-060引言印度板块与欧亚板块碰撞并向北楔入作用的挤压力是造成青藏高原东北部隆升的主要因素。甘东南地区位于青藏高原东北部，在中国构造分区中处于南北与东西构造分区的交会位置。该地区的构造变形主要受东昆仑断裂带和西秦岭北缘断裂带的运动性质影响，还受到青藏高原向北东方向的挤压作用，造成了该地区从东昆仑断裂向西秦岭北缘断裂逐渐转换过渡的复杂“V”字型构造体系：迭部一白龙江断裂带、光盖山一迭山断裂带、临潭一岩昌断裂带、文县一康县一略阳断裂带、康县一略阳断裂带、成县盆地南缘断裂带、两当一江洛断裂带、礼县一罗家堡断裂带等多条规模较大的断裂带。其中,临潭一岩昌断裂带是该构造区内一条主要断层1-4 。临潭一宕昌断裂带的组成和几何结构较为复杂，其西起合作以西，向东经过临潭、岷县至岩昌东南与礼县一罗家堡断裂交汇，构成一个全长大于2 50 km向北突出的弧形构造。该断裂带由多条平行或斜列的规模不等的次级断层组成，并在合作一岷县间分为南、北两支，又在岷县东南一带归并为一体延伸到岩昌以南。该断裂带总体呈北西西一北西向展布，倾向北东，倾角50 7 0，具逆冲兼左旋走滑性质5-6 。沿断裂带曾发生多次中等强度的地震，如：1 57 3 年岷县6 级地震、1 8 3 7年岷县北6 级地震、2 0 0 3 年1 1 月1 3 日岷县5.2级地震、2 0 0 4 年9 月7 日岷县一卓尼5.0 级地震、2013年7 月2 2 日岷县一漳县6.6 级地震、2 0 1 9年1 0 月2 8 日夏河5.7 级地震等5-9 岩昌地震台（以下简称昌台）始建于1 9 8 9年,位于岩昌县城北山脚下,处于临潭一岩昌断裂带的东南缘，距断裂带大约5km。形变山洞的山体由三叠系碎屑岩和板岩组成，山洞长约1 0 8 m，深6 5.5m洞体垂直覆盖厚度约3 5m，山洞坡面为灌木丛。目前，该台在网运行的水管倾斜观测项目安装于2 0 0 6 年年底,2 0 0 8 年1 月1 日正式运行。由于受汶川8.0 级地震影响，岩昌台水管倾斜观测2 0 0 8 年度观测资料变化幅度较大，对资料分析存在一定影响，因此本文截取了2 0 0 9 年1 月1日2 0 1 9 年1 2 月3 1 日的观测资料进行分析。在2 0 0 9 年1 月1 日2 0 1 9 年1 2 月3 1 日期间，临潭一岩昌断裂带附近发生5.0 级以上地震一共两次，分别是：2 0 1 3 年岷县一漳县6.6 级地震，距岩昌地震台54 km2019年夏河5.7 级地震，距岩昌地震台1 9 5km。在两次地震发生之收稿日期：2 0 2 2-0 8-2 3作者简介：史小平（1 9 7 3 一），女，甘肃平?人，高级工程师，现主要从事地震监测与研究。E-mail：4 7 58 4 0 4 8 2 q q.c o m。地16原震高第3 5卷前，宕昌台水管倾斜观测均有明显异常变化出现，本文将对这两次异常变化与这两次地震之间的相关性进行深人分析。103E105夏河5.7 级地震35N西秦岭北缘断裂带临潭-君品段裂带岷县-漳县6.6 级地震送部一白龙江断带礼县一罗家堡断裂带断裂带农昌地震台34地震地震台图1岩昌地震台及附近地质结构1观测资料可靠性分析2009年1 月1 日2 0 1 9 年1 2 月3 1 日，岩昌台水管倾斜观测资料南北分量的连续率为9 9.8 0 3 7%，数据有效率为9 9.51 6 1%；东西分量的连续率为99.8037%，数据有效率为9 9.6 4 0 2%利用“中国地震前兆台网运行评价系统”对20092 0 1 9 年的观测资料做调和分析，可得南北分量M2波潮汐因子均值为0.54 8 1 潮汐因子误差为0.0 0 4 4；东西分量的M2波潮汐因子为0.7534，潮汐因子均方误差为0.0 1 50。表1岩昌地震台水管倾斜仪潮汐因子统计南北分量东西分量年份/年潮汐因子因子误差潮汐因子因子误差20090.55510.003 80.56890.054220100.55820.004 20.65050.005 020110.550 80.002 20.794 40.016 420120.542 10.006 31.38420.025520130.544.50.005 60.990 70.003 120140.538 90.001 60.817 00.011 020150.54320.002 10.661 30.002 120160.513 10.011 10.65530.001 320170.56400.003 40.627 50.001 720180.55600.003 90.518 10.041 220190.56300.00370.62000.0032均值0.54810.004 40.753 40.0150期石昌断裂带变化分析1史小平，等：临潭第岩昌地震台水管倾斜仪北南分量各年度潮汐因子与均值的最大差值是0.0 3 50,东西分量各年度潮汐因子与均值的最大差值是0.6 3 0 8。由此可以看出，东西分量潮汐因子波动较大，其中变化最大的年度是2 0 1 2 年，相当于正常潮汐因子的两倍。查看岩昌地震台水管倾斜仪的观测日志和各类报告后发现，2 0 1 1 年6 月3 0 日起东西分量标定器故障，该分量开始使用错误的格值，导致观测曲线变化幅度大于正常观测曲线变化幅度。2 0 1 4年6 月3 0 日维修标定器后，格值恢复正常，观测曲线变化幅度也恢复正常。对东西分量做月调和分析可知，东西分量潮汐因子出现大幅变化的月份与使用错误格值的月份完全吻合，说明岩昌地震台水管倾斜观测东西分量的观测幅度受到错误格值的影响。表2东西分量月调和分析结果潮汐均方潮汐均方潮汐均方潮汐均方时间时间时间时间因子误差因子误差因子误差因子误差2011-010.686 50.003 42012-011.728 20.007 42013-011.028 60.011 32014-010.988 50.005 22011-020.688.40.003 62012-021.75230.01232013-020.980.20.009 62014-020.98900.00352011-030.689 10.007 92012-031.769.80.008 72013031.00290.00392014-030.98100.004 32011-040.686 70.004.12012-041.95150.141 22013-040.986 60.006 82014.040.985 60.012 12011050.687 90.006 02012051.76580.00922013050.987 40.008 92014050.98510.006 92011 060.691 70.004 52012061.766 10.009 42013 060.987 90.004 52014 060.990 60.005 12011 071.545.70.100 32012-070.996 10.004 52013-070.950 60.022 62014-070.650 40.002 72011-080.766 50.00422012-081.007 10.004 62013-080.995 50.005 12014-080.649 80.002.02011-090.781 10.002.52012091.01510.005 02013-090.984 60.004 32014-090.645 60.00322011.-100.779.50.00352012-101.00620.006 12013-100.993 70.00552014-100.647 60.002 92011-110.787 40.00522012 111.009 00.007 22013-111.00020.00502014110.645 80.004 12011-120.811 40.033 12012-120.963 50.015 42013-121.00400.008 02014120.645 70.003 62观测资料趋势变化分析从岩昌地震台水管倾斜仪日均值的长趋势变化可以看出，东西分量存在明显的东倾趋势，在此期间一共出现过两次较为明显的西倾(2 0 1 2 年1 2月 2 0 1 3 年2 月西倾大约4 9 6.2 0 1 0-3 ；2 0 1 9 年5月 2 0 1 9 年1 2 月西倾大约3 4 6.2 2 1 0-3 ），每次转折发生后临潭一岩昌断裂带附近均发生大于5.0级的地震；北南分量变化趋势相比东西分量复杂一些，但是总体呈北倾，且在这两次地震发生前均有与东西分量同步的转折或加速异常变化发生。东西分量的测值变化相对稳定。在这两次地震发生前均可以找到三个变化阶段一缓慢东倾、加速东倾、转折向西倾。2 0 1 3 年岷县一漳县6.6级地震前，2 0 0 9 年1 月2 0 1 1 年6 月为缓慢东倾期，其速率大约为0.3 0 1 0-3 /日；2 0 1 1 年7 月2012年1 2 月为加速东倾期，其速率大约为0.8 410-3/日；2 0 1 2 年1 2 月2 0 1 3 年2 月为转折西倾期，其速率大约为-6.9 9 1 0-3 /日；在恢复东倾时发生地震。2 0 1 9 年夏河5.7 级地震前，2014年1 月2 0 1 8 年6 月为缓慢东倾期，其速率大约为0.1 6 1 0-3 /日；2 0 1 8 年6 月2 0 1 9 年5月为加速东倾期，其速率大约为1.1 1 1 0-3 /日；2 0 1 9年5月2 0 1 9 年1 2 月为转折西倾期，其速率大约为-1.52 1 0-3 /日；在此期间发生地震。北南分量的测值变化较为复杂，存在多次趋势转折。在这两次地震发生前均有转折或加速变化，2 0 1 3 年岷县一漳县6.6 级地震前，在2 0 1 1 年10月北南分量由北倾转为南倾，2 0 1 2 年1 1 月1 9日开始南倾加速，速率由-0.4 9 1 0-3 /日变化为5.551 0-3 /日，随后恢复北倾期间发生地震。2019年夏河5.7 级地震前，在2 0 1 9 年5月北南分量发生趋势转折，由北倾转变为南倾，在此期间发生地震。地原震高18第3 5卷表3两次地震前异常统计序号地震发震时间震中距异常开始时间转折时间转折变化幅度1岷县一漳县6.6 级地震2013-07-2254 km2011-072012-122013-02496.20 10-3 2夏河5.7 级地震2019-10-28195 km2018-062019-052019-12346.22 10-3 n886北南分量-0/楼6.65.7412-622009 2010201120122013201420152016201720182019TTTT时间年1549东西分量-0/楼6.65.7763-23T20092010201120122013201420152016201720182019时间年图2岩昌地震台水管倾斜观测日均值曲线3认识与讨论（1）由于东西分量在2 0 1 1 年6 月3 0 日2014年6 月3 0 日期间使用了错误格值，导致在此期间东西分量潮汐因子存在明显错误，对曲线的漂移速率的变化也造成了一定的影响，但是对曲线漂移趋势的转折变化不造成任何影响。因此，东西分量在2 0 1 3 年岷县一漳县6.6 级地震前的加速变化期（2 0 1 1 年7 月2 0 1 2 年1 2 月为加速东倾期）既含有使用错误格值造成的影响，也存在地震前的异常变化。而在2 0 1 2 年1 2 月2013年2 月出现的趋势转折期，则不受使用错误格值影响，此趋势转折变化明显是受地震前断层活动的影响而产生。（2）在2 0 1 3 年岷县一漳县6.6 级地震和2019年夏河5.7 级地震前，岩昌地震台水管倾斜观测东西与北南分量均有异常变化出现。东西分量在两次地震前均出现了先加速东倾，再转折为西倾的异常变化。北南分量在东西分量出现趋势转折的同时，同步出现加速或趋势转折变化。(3)岩昌台水管倾斜观测东西分量观测趋势较为稳定，在两次地震前的异常明显且有规律,北南分量观测趋势较为复杂，在两次地震前的异常不如东西分量明显。这与岩昌地震台的地理位置存在一定的关系一岩昌地震台位于临潭一岩昌断裂带和光盖山一迭山断裂带之间，距临潭一岩昌断裂带5km左右，距光盖山一迭山断裂带1 8 km左右,且临潭一岩昌断裂带位于岩昌地震台的正东北方向，光盖山一迭山断裂带位于岩昌地震台的南偏西方向。因此,水管倾斜观测南北分量相比东西分量受到光盖山一迭山断裂带的影响更大。（4)2 0 0 0 年以来，临潭一岩昌断裂带附近发生过多次5.0 级以上地震，在该断裂带附近300km以内的宕昌、武山、两水、临夏、兰州、白银等地震台站的形变观测项目在不同时间段出现了不同幅度的异常变化8-1 3 。特别是岩昌台的水管倾斜观测和洞体应变观测自2 0 0 8 年正式运行以来，在2 0 1 3 年岷县一漳县6.6 级地震和2 0 1 9年夏河5.7 级地震前均出现了明显的震兆异常变化8-9 ,而且水管倾斜观测出现的这两次异常变化还存在着明显的同步异常现象和基本相同的变化特征。期石昌断裂带倾斜观测的变化分析1 9史小平，等：临潭第通过以上分析可知，利用岩昌台水管倾斜观测监测临潭一岩昌断裂带的地震活动是可行的，特别是东西分量的趋势变化在地震发生前存在明显的异常变化一先出现加速变化,再出现趋势转折。参考文献：1郑文俊，闵伟，何文贵，等.2 0 1 3 年甘肃氓县漳县6.6级地震震害分布特征及发震构造分析J.地震地质,2 0 1 3,3 5(3)：6 0 4-6 1 5.2郑文俊，袁道阳，何文贵，等.甘肃东南地区构造活动与2 0 1 3 年岷县一漳县Ms6.6级地震孕震机制J.地球物理学报,2 0 1 3,56(1 2)：4 0 58-4 0 7 1.3郑文俊，刘小凤，赵广垫，等.2 0 0 3 年1 1 月1 3 日甘肃氓县Ms5.2地震基本特征J.西北地震学报，2005,27(1):61-65.4许冲，徐锡伟，郑文俊，等.2 0 1 3 年甘肃岷县漳县6.6级地震触发滑坡及其构造分析J.地震地质，2013,35(3):616-626.5郑文俊，雷中生，袁道阳，等.1 57 3 年甘肃岷县地震史料考证与发震构造探讨J.中国地震,2 0 0 7,2 3(1):75-83.6郑文俊，雷中生，袁道阳，等.1 8 3 7 年甘肃岷县北6级地震考证与发震构造分析J.地震，2 0 0 7,2 7(1):120-130.7何文贵，周志宇，马尔曼，等.2 0 0 4 年9 月7 日岷县一卓尼5.0 级地震的基本特征和地质背景研究J.地震研究,2 0 0 6,2 9(3):57-6 2.8姜振海，曾文浩，江志杰，等。甘肃夏河县5.7 级地震前甘肃定点形变观测异常分析J.大地测量与地球动力学,2 0 2 0,4 0（增）:1 1-1 7.9姜振海，翟玮，王小娟.甘肃岷县漳县Ms6.6地震与甘肃形变异常情况探讨J.地震工程学报，2013,35(3):549-556.10姜振海，史小平.兰州CZB-1型竖直摆倾斜仪观测资料初步分析J.地震研究,2 0 0 6,2 9(1)：55-59.11曾文浩,姜振海，翟玮等临潭一宕昌断裂3 次中强地震活动与兰州钻孔倾斜观测趋势性变化特征分析J.中国地震,2 0 1 6,3 2(3）,53 9-54 6.12姜振海，曾文浩，张立光，等甘肃岷县5.2 地震前后兰州台前兆资料异常变化研究J.西北地震学报,2 0 0 5,2 7(增):1 1 7-1 2 3.13史小平，张磊，姜振海临夏台分量钻孔应变观测与岷县一漳县6.6 级地震的相关性分析J.地震工程学报,2 0 2 0,4 2(2)：3 9 1-3 9 5.地原高震20第3 5卷ANALYSIS ON ABNORMAL VARIATION OF WATER PIPE TILTOBSERVATION AT DANGCHANG SEISMIC STATIONBEFORE TWO MODERATE EARTHQUAKES INLINTAN-DANGCHANG FAULT ZONESHI Xiaoping,ZHANG Lei(Lanzhou National Observatory of Geophysics,Lanzhou 730000,China)Abstract:Based on the analysis of the observation data from 2009 to 2019 of the DSQ-type water pipe tilt ob-servation at the Dangchang Seismic Station,combined with the Minxian-Zhangxian M6.6 earthquake(54 km)in 2013 and the Xiahe M5.7 earthquake(195 km)in 2019.The relationship between the abnormaltrend variation of the observed water pipes to dip data and the earthquakes occurring near the Lintan-Dan-gchang fault zone are analyzed in detail.The characteristics of abnormal changes before the earthquake oc-curred in the Lintan-Dangchang fault zone were summarized.The east-west component showed an accelera-ting change period and a turning change period before the earthquake occurred,and the North-South compo-nent accelerates or changes synchronously when the east-west component changes.Key words:Lintan-Dangchang Fault;Minxian-Zhangxian Ms 6.6 Earthquake;Xiahe Ms 5.7 earth-quake;Trend turning